ATMEGA128單片機(jī)的軟件遠(yuǎn)程升級(jí)

　　圖3給出了代碼寫入主程序流程圖.當(dāng)代碼幀下載到基站1的控制單片機(jī)ATMEGA128后,當(dāng)檢測(cè)到幀類型為升級(jí)代碼幀“Y”時(shí),觸發(fā)代碼升級(jí)程序,程序由應(yīng)用程序區(qū)段跳轉(zhuǎn)至bootloader程序區(qū)段.在此區(qū)段可以對(duì)應(yīng)用程序區(qū)段進(jìn)行讀、寫等操作,同時(shí)接收通過USART串口不斷傳來的代碼幀.

　　在代碼開始寫入前,首先將存于EEPROM中的寫入操作開始標(biāo)志位置位,然后判斷操作控制字以檢測(cè)是要進(jìn)行哪一種操作.若是進(jìn)行寫入操作,則調(diào)用寫入操作子程序.圖4給出了代碼寫入子程序流程圖.首先將代碼寫入緩沖區(qū),將要寫入的程序代碼的頭兩個(gè)字節(jié)讀入專用于IAP操作的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器R0:R1,同時(shí)Z寄存器指針的低8位指向代碼將要寫到的指定緩沖區(qū)的位置.然后將SPMCR控制寄存器的SPMEN位置1,這樣這兩個(gè)字節(jié)的代碼就被寫入到緩沖區(qū)中指定位置.寫下兩個(gè)字節(jié)時(shí)將Z寄存器指針加2,重復(fù)上述操作;依次進(jìn)行直到將代碼幀中的代碼數(shù)據(jù)全部寫入緩沖區(qū).然后判斷寫入緩沖區(qū)的代碼是否寫滿代碼計(jì)數(shù)器是否為128.緩沖區(qū)寫滿后要執(zhí)行頁(yè)擦除操作.執(zhí)行頁(yè)擦除每次可擦除1頁(yè)(128words),將要擦除的頁(yè)地址存入Z寄存器高8位,將SPMCR控制寄存器的SPMEN和PGERES位置1,擦除完畢后這兩位會(huì)被硬件清0.

　　執(zhí)行頁(yè)寫操作時(shí)每次只可寫入1頁(yè),將Z寄存器指針指向要寫入的應(yīng)用程序區(qū)段代碼頁(yè),將SPMCR控制寄存器的SPMEN和PGWRT位置1.當(dāng)寫完后這兩位會(huì)被硬件清0同時(shí)頁(yè)緩沖區(qū)中內(nèi)容被清除.

　　升級(jí)代碼傳送全部完成后,監(jiān)控終端會(huì)發(fā)出一幀操作控制字為FF的代碼幀,升級(jí)節(jié)點(diǎn)收到后將存于EEPROM中的寫入操作開始標(biāo)志位置位清0.退出升級(jí)操作,并由bootloader區(qū)段返回應(yīng)用程序區(qū)段,完成對(duì)該節(jié)點(diǎn)軟件的升級(jí).

　　2 IAP升級(jí)可靠性和保密性的考慮

　　系統(tǒng)在進(jìn)行IAP升級(jí)過程中不免受到外界干擾,如系統(tǒng)突然掉電或線路故障等意外事故而導(dǎo)致代碼傳輸失敗的情況,此時(shí)要有一套可靠的軟硬件機(jī)制來保障IAP升級(jí)的正常運(yùn)作,以下介紹本系統(tǒng)所采取的一些措施.

　　(1)消除傳輸過程中產(chǎn)生的誤碼

　　下載代碼的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常運(yùn)行.本系統(tǒng)采用大回路比對(duì)的方式.這種方式雖然使升級(jí)過程時(shí)間加長(zhǎng),但可以保證代碼準(zhǔn)確無誤,并且回傳的代碼幀同時(shí)可作為IAP升級(jí)的握手信號(hào).當(dāng)然也可以采用CRC等其它方式解決.

　　(2)IAP升級(jí)過程中系統(tǒng)掉電情況分析

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須要避免系統(tǒng)掉電等類似情況所造成的系統(tǒng)運(yùn)行故障的發(fā)生,即使發(fā)生了也應(yīng)將損失降低到最低限度.在IAP升級(jí)過程中,可通過軟件方式解決.在應(yīng)用程序區(qū)段,用第一條語(yǔ)句跳轉(zhuǎn)至bootloader區(qū)段,并在bootloader區(qū)段的程序中,檢驗(yàn)寫碼操作開始標(biāo)志位此標(biāo)志位被寫入EEPROM中 .如未被置位,則跳轉(zhuǎn)至應(yīng)用程序區(qū)段繼續(xù)運(yùn)行應(yīng)用程序區(qū)段中的程序,否則繼續(xù)守候在bootloader區(qū)段直到升級(jí)完成.

　　(3)下載代碼的保密性

　　為防止沒有寫碼權(quán)限的用戶對(duì)代碼的操作,實(shí)際運(yùn)用中可對(duì)bootloader程序段加入權(quán)限校驗(yàn)程序.根據(jù)不同的節(jié)點(diǎn)設(shè)置了不同的加密碼,以及特權(quán)碼(供系統(tǒng)設(shè)計(jì)或管理人員使用),并將密碼存入EEPROM中,以便隨時(shí)更改密碼.

　　該方案已成功應(yīng)用于上海地鐵調(diào)度指揮系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了基于ATMEGA128 IAP軟件的升級(jí),并通過上述可靠性和保密性的設(shè)計(jì),使IAP軟件升級(jí)的可靠性得到了保證.通過該技術(shù)大大提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性,減少了產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間,簡(jiǎn)化了產(chǎn)品制造流程,并大大降低了現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的困難,實(shí)現(xiàn)了在不影響節(jié)點(diǎn)正常工作的情況下對(duì)該節(jié)點(diǎn)的軟件升級(jí).